EP1538386A2 - Stativ - Google Patents

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EP1538386A2
EP1538386A2 EP05000973A EP05000973A EP1538386A2 EP 1538386 A2 EP1538386 A2 EP 1538386A2 EP 05000973 A EP05000973 A EP 05000973A EP 05000973 A EP05000973 A EP 05000973A EP 1538386 A2 EP1538386 A2 EP 1538386A2
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EP
European Patent Office
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stand
axis
support arm
weight
column
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EP05000973A
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EP1538386B1 (de
EP1538386A3 (de
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Gerhard Gaida
Roland Brenner
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Carl Zeiss AG
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Carl Zeiss AG
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Definitions

  • the invention relates to a stand, in particular for receiving a medical device, For example, a surgical microscope, with a column stand, where a first Carrier arm is arranged and with a second support arm, which on the first support arm is received and relative to the first support arm about a first axis and a can be moved from the first axis different second axis, in which Generating a restoring force for the second support arm about the first axis is provided movable weight, and means are provided for coupling, which is the Couple weight with a movement of the second carrier arm about the first axis.
  • a medical device For example, a surgical microscope, with a column stand, where a first Carrier arm is arranged and with a second support arm, which on the first support arm is received and relative to the first support arm about a first axis and a can be moved from the first axis different second axis, in which Generating a restoring force for the second support arm about the first axis is provided movable weight, and
  • Such a tripod is known from US 4,548,373.
  • a tripod for one Surgical microscope described which has a first column stand, on which a vertical axis of rotation a first support arm is pivotally received.
  • This first Carrier arm carries with one end portion a second support arm.
  • This second carrier arm may be horizontal to the first support arm in a hinge mount about a first one aligned axis of rotation and about the first horizontally oriented axis of rotation be moved vertically oriented further axis of rotation.
  • a balance weight On the second support arm is a balance weight, which is to compensate for the second support arm absorbed load weight of the surgical microscope is used.
  • a tripod for receiving a lighting unit comprises a column stand, on which a support arm is received.
  • This Carrier arm can be rotated with respect to the column stand in a horizontal plane and be pivoted in a vertical plane to the column stand.
  • a movably arranged weight provided with the support arm is in active connection.
  • US 5,494,034 discloses a floor stand comprising a column stand on which a Carrier device is arranged with a first and a second support arm.
  • the first Carrier arm is rotatably mounted on the column stand.
  • At one end of the first Stromarmes the second support arm is pivotally mounted and respect. Two to the first support arm orthogonal axes movable.
  • a third arm is in turn rotatably disposed one end of the second support arm and stops with a hinge a surgical instrument.
  • the Articulated connection of the second and third support arm and the hinge on which the surgical instrument is arranged to combine with toothed belt drives which the movement of the third support arm and the surgical instrument to a Pair weight compensation mechanism.
  • This weight compensation mechanism includes Two balance weights, which are added to lever arms and with a forked formed holding device of the first support arm in the region of a Articulated be worn by the first and second support arm.
  • WO 97/13997 is a ground stand with counterbalance for receiving a Operating microscopes known.
  • This tripod has a column stand on which a Spoarmvorraum is received with a first and a second support arm. It is the first support arm is pivotally attached to the upright column.
  • the second support arm is in turn rotatably mounted on the first support arm.
  • the surgical microscope is in received an end portion of the second support arm.
  • To compensate for the Operation microscope attacking weight are on the first and second support arm each counterweights provided. These counterweights balance the first and second support arm according to the principle of a beam balance.
  • the object of the invention is to provide a tripod, on the one hand space-saving dimensions On the other hand, however, allows a heavy, recorded on the tripod medical device can easily be moved in any direction.
  • the weight in the range of a column stand movably arranged. Under a weight that moves in the area of a column stand is arranged, it is understood a weight which is close to or in the Stand column is located and whose position can be changed there.
  • a weight which is close to or in the Stand column is located and whose position can be changed there.
  • inertial forces By clicking on or can be arranged directly at a rotational axis of the column stand, inertial forces be minimized, the rotation of the tripod about the axis of rotation of the column stand occur.
  • These inertial forces are caused by the weight and effect of the relevant tripod movement about the corresponding axis of rotation with a counter-torque opposite.
  • Such an arrangement of the weight thus ensures easy rotation of the tripod about an axis of the column stand.
  • such a tilt-stable tripod with low equipment focus By clicking on or can be arranged directly at a rotational axis of the column stand, inertial forces be minimized, the rotation of the tripod about the
  • the weight in the tripod invention acts as a counterweight. In this way can be made while maintaining a simple design by zooming in or out the counterweight a restoring force for a different weight of the Tripod recorded medical device can be adjusted.
  • the means for coupling are formed as a cable. On In this way, the coupling means can easily be attached to a desired tripod geometry be adjusted.
  • the means for coupling are designed as linkage arrangement. In this way, a tripod is created, the high mechanical loads withstand.
  • the means for generating a restoring force are the same on the second arm attacking weight due to a load arranged thereon out. In this way it is possible to balance the tripod completely, so that the am Tripod recorded medical device can be moved almost powerless.
  • a counterweight can be arranged in the area of the column stand, so as to provide a non-tilting tripod whose center of gravity is in the area of the column of posts lies.
  • For the cable pull can be a deflection for guiding the cable near a Stand column can be provided. In this way it is possible to enter the column Balance weight to lead.
  • the tripod is the first carrier arm to a stand column rotatable substantially parallel axis of rotation. This will be a tripod with large workspace.
  • the means for coupling may be interrupted at least once. In this way an easy mobility of the tripod is guaranteed.
  • a cable as a means for coupling or a linkage arrangement is a twisting or twisting of cable or linkage avoided.
  • the means for Coupling assigned as a rotational decoupler freewheeling hinge, which a Feeding back a movement of the second arm about at least one of the two axes the means for generating a restoring force avoids.
  • This will be a tripod created in which a restoring moment for an axis to compensate for a corresponding tripod load no effect on the mobility of the tripod to cause another axis.
  • a freewheeling pivot allows in particular the twisting of a cable as a means to prevent coupling.
  • first axis is substantially orthogonal to the second Axis.
  • substantially orthogonal orientation of first and second Axis is understood to mean an orientation of these axes, in which they are within one Tolerance interval by ⁇ 20 ° perpendicular to each other. In this way one becomes Carrier arm system provided with two degrees of freedom of movement, whose gear from a Users of the tripod can be easily detected.
  • the first and the second axis are at a distance from each other arranged. In this way, a mechanically simple design of the tripod joints allows.
  • the freewheel swivel joint is located on one of the axes. On this way can be used as a freewheel swivel a swivel block, which almost causes complete suppression of feedback.
  • the cable is at least partially via rollers guided along one of the axes. In this way, a particularly low-friction Rope guide created.
  • the means for feedback are designed as linkages, which comprises a transmission rod displaceable along one of the axes.
  • the tripod comprises means for generating a restoring force a lever arm which is arranged on one of the support arms and a counterweight carries, wherein the means for coupling a pivoting movement of the lever arm to a Couple pivot movement of the second carrier arm.
  • the tripod is designed as a floor stand. In this way An easily transportable tripod is provided.
  • tripod with this design is designed as a ceiling stand, so is a special space-saving tripod construction created.
  • FIG. 1 shows a tripod 100 designed as a ceiling stand, which is supported by means of a Stand column 101 with swivel 102 on a ceiling 103, for example in a Operating room is hung up.
  • a tripod 100 designed as a ceiling stand
  • the stand column 101 with swivel 102 mounted on a suitable stand base.
  • the column stand 101 is connected to a first arm 104 acting as a support arm, at the in an end region via a Hubarmango 105 with swivel 106 a second support arm 107 is received.
  • This second carrier arm 107 acts as a lift arm.
  • He has in an end region of a joint 108 to which a surgical microscope 109 as a medical Device is stored.
  • the support arm 104 may be due to the pivot 102 on the stator column 101 to a to the column stand parallel rotation axis 110 are pivoted.
  • the pivot 106 in Hubarmango 105 ensures that the second support arm 107 about an axis of rotation 111th is pivotable.
  • the axis of rotation 111 runs substantially parallel to the column stand 101 and lies in the explained with reference to Figure 1 embodiment in the Plane. Under a substantially parallel course of rotation axis 111 and Stand column 101 is understood to mean a course, for example, due to Manufacturing tolerances deviates from a strict parallel course.
  • the second support arm 107 at a distance from the first support arm 104th mounted pivotably on a pivot axis 112.
  • This pivot axis runs on the one hand orthogonal to the axis of rotation 111 of Hubarmarris 105 and is in the figure oriented perpendicular to the plane of the drawing.
  • This suspension of Hubarmarris 105 allows it, for example, the support arm 107 from a pivot position A in one to move by means of dashed lines indicated pivoting position A '.
  • a counterweight 113 is provided in the tripod 100.
  • This counterweight 113 serves as a means for generating a restoring force.
  • the counterweight 113 is arranged in the region of the column stand 101. This becomes an inertia effect of the counterweight 113 during a movement of the column stand 101 with the Carrier arms 104 and 107 around the axis of rotation 110 minimizes at which the counterweight engages causes unwanted counter-torque and thus the movement about the rotation axis 110th would complicate. Furthermore, so is the overall focus of the tripod recorded surgical microscope in the region of the column stand 101 in the vicinity of Rotation axis 110 and it are the pivot joint 102 such bearing forces minimized, the oriented perpendicular to its axis of rotation 110.
  • the counterweight 113 is connected via a cable 114 as a means for coupling with a pulley 115, via which a moment applied to the pivot axis 112 which compensates for the weight of the operation microscope 109.
  • This cable 114 thus couples the counterweight 113 with a movement of the second support arm 107 the pivot axis 112.
  • the cable 114 is from the guide roller 115 along the axis of rotation 111 of the rotary joint 106 guided in the Hubarmong 105.
  • a pulley 116 By means of a pulley 116, it is deflected toward the first carrier arm 104 and onto a deflection roller 117 placed at which attacks the counterweight 113 caused by counter-torque.
  • the pulleys 116 and 117 on Rotary axes 118, 119 mounted, respectively to the first support arm 104 and the drawing plane are oriented vertically.
  • the counterweight 113 engages the guide roller 117 with a Lever arm 120 on.
  • Counterweight 113 moves from the position B in the position B ', in the corresponding Way is indicated by dashed lines.
  • the resulting lever arms are different and to the momentary Adjusted position of the second support arm 108. This ensures that despite one changing load torque, which acts on the pivot axis 112 when the second Carrier arm 107 is moved from position A to position A ', by means of the counterweight 113 is generated just needed balancing force.
  • a freewheel swivel 121 In the area of the Hubarmarmes 105 is in the cable 114 on the axis of rotation 111 a freewheel swivel 121 provided.
  • This freewheeling pivot 121 causes at a Movement of the second support arm 107 about the axis of rotation 111, the cable of the cable 114th not twisted.
  • the freewheel hinge 121 divides the cable 114 into one the second support arm 107 associated portion 122 and a portion 123, the Counterweight 113 points.
  • These respective sections 122 and 123 of the cable 114 are thus freely rotatable relative to each other, so that a rotational movement of the second support arm 107th about the axis of rotation 111 is completely decoupled from a movement of the counterweight 113.
  • a rotational movement of the second carrier arm 107 leads about the axis of rotation 111 not to a feedback of this rotational movement in the cable pull section 123, at the counterweight 113 is arranged.
  • the inertia of the counterweight 113 at a rotation of the second Carrier arm 107 is minimized about the axis of rotation 111 of the pivot 106 on Hubarmango.
  • a possible embodiment for the freewheel hinge 120 of Figure 1 is in the figure 2 shown.
  • This freewheel hinge is designed as a ball-bearing pivot joint 200.
  • the counterweight 113 of Figure 1 facing portion of the cable 201 is provided with a Ball carrier plate 202 connected.
  • the pointing to the lifting arm 107 of Figure 1 section the cable 205 is in turn fixed to a ball bearing housing 203.
  • balls 204 are arranged between the Ball carrier plate 202 and the ball bearing housing 203.
  • This structure allows that upon rotation of the second support arm 107 from Figure 1 about the axis of rotation 111 of Figure 1, the ball bearing housing 203 together with the to the second carrier arm facing portion of the cable 205 can rotate freely without the to the counterweight 113 facing portion of the cable 201 to twist significantly.
  • FIG. 3 shows, as a further embodiment of the invention, a stand 300, the principle of which Structure corresponds to that of the tripod 100 of Figure 1.
  • the tripod 300 is designed as a ceiling stand and by means of a column stand 301 with hinge 302 on a ceiling 303, for example in an operating room suspended.
  • the stand 300 it is also possible to perform the stand 300 as a floor stand, in which the stand column 301 with the hinge 302 is mounted on a stand base.
  • first support arm 304 On the stand column 301 a acting as a support arm first support arm 304 is attached.
  • This first support arm 304 is a Hubarmarme 305 associated with pivot 306, at a second support arm 307 is received.
  • This second carrier arm 307 acts as Lifting arm. It is received on Hubarmani 305 with a joint 308 and stops with a joint 310, a surgical microscope 309 as a medical device.
  • the first support arm 304 by means of swivel 302 pivoted on the stand column 301 about a rotation axis 311 parallel to the stand column become.
  • the second support arm 307 is connected to the pivot 306 in the Hubarmarme 305 to the axis of rotation 312 is movable, which is substantially parallel to the stator column 301 and in the embodiment of Figure 3 is also in the drawing plane.
  • the second Carrier arm 307 is on Hubarmarme 305 with the joint 308 on a pivot axis 313rd which is oriented orthogonal to the axis of rotation 312 of the Hubarmitatis 305 and in embodiment shown extends perpendicular to the plane.
  • This arrangement of Pivot axis 313 makes it possible, for example, the support arm 307 in the stand 300 a pivot position A in a direction indicated by dashed lines pivot position B to move.
  • a counterweight 314 is provided, which serves as a means for generating a restoring force serves.
  • This counterweight 314 is arranged in the region of the column stand 301. Consequently is also the center of gravity of the overall system in the vicinity of the axis of rotation 311 of Swivel 302 of the pedestal column 301 and the inertia effect of the counterweight 314 is minimized.
  • the counterweight 314 is connected via a linkage arrangement as a means for coupling with the second support arm 307 connected.
  • This linkage assembly includes a counterweight 314 supporting lever arm 315, which is connected to a perpendicular to the stand column 301 and the first support arm 304 oriented axis of rotation 316 is mounted.
  • This lever arm 315 includes a ball joint 317, which at the respect to the rotation axis 316 to the counterweight 314th located opposite side.
  • a transmission rod 318 connected along the axis of rotation 312 of the pivot 306 in the Hubarmisme 305 is guided.
  • This transmission rod 318 is a ball joint 319 attached to the second support arm 307.
  • the ball joint 317 comprises a ball joint with a sleeve which releases the lever arm 315 slidably receives.
  • the ball joint 319 is on the second Carrier arm 307 formed.
  • the transmission rod 318 is along the rotation axis 312 slidably guided between the rollers 320 and 321 and includes a freewheel hinge 322.
  • the freewheeling hinge 322 may be correspondingly to the freewheeling hinge 121 may be formed from FIG. It divides the transmission rod 318 into a section 323, which is associated with the second support arm 307 and a portion 324, the to the counterweight 314 points.
  • the freewheel hinge 322 causes the respective sections 323 and 324 of the Transmission rod 318 are freely rotatable to each other.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stativ 100, das beispielsweise zur Aufnahme eines Operationsmikroskops 109 ausgelegt ist. Dieses Stativ hat eine um eine Drehachse 110 bewegliche Ständersäule 101 mit einem ersten Trägerarm 104 und einem zweiten Trägerarm 107, der bezüglich des ersten Trägerarmes 104 um eine erste Schwenkachse 111 und eine zweite Schwenkachse 112 bewegt werden kann. Zum Erzeugen einer Rückstellkraft für den zweiten Trägerarm 107 um die erste Achse 112 ist ein bewegbares Gewicht vorgesehen. Weiter gibt es Mittel zum Koppeln 114, welche das Gewicht 113 mit einer Bewegung des zweiten Trägerarmes 107 um die erste Achse Koppeln. Das bewegbare Gewicht 113 ist im Bereich der Ständersäule 101 angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stativ, insbesondere zur Aufnahme eines medizinischen Gerätes, beispielsweise eines Operationsmikroskops, mit einer Ständersäule, an der ein erster Trägerarm angeordnet ist und mit einem zweiten Trägerarm, der an dem ersten Trägerarm aufgenommen ist und relativ zu dem ersten Trägerarm um eine erste Achse und um eine von der ersten Achse verschiedenen zweiten Achse bewegt werden kann, bei dem zum Erzeugen einer Rückstellkraft für den zweiten Trägerarm um die erste Achse ein bewegbares Gewicht vorgesehen ist, und Mittel zum Koppeln vorgesehen sind, welche das Gewicht mit einer Bewegung des zweiten Trägerarmes um die erste Achse koppeln.
Ein derartiges Stativ ist aus der US 4,548,373 bekannt. Dort ist ein Stativ für ein Operationsmikroskop beschrieben, welches eine erste Ständersäule hat, an der um eine vertikale Drehachse ein erster Trägerarm schwenkbeweglich aufgenommen ist. Dieser erste Trägerarm trägt mit einem Endabschnitt einen zweiten Trägerarm. Dieser zweite Trägerarm kann zu dem ersten Trägerarm in einer Gelenkaufnahme um eine erste horizontal ausgerichtete Drehachse und um eine zu der ersten horizontal ausgerichteten Drehachse senkrecht ausgerichteten weiteren Drehachse bewegt werden. An dem zweiten Trägerarm befindet sich ein Ausgleichsgewicht, das zum Ausgleich des an dem zweiten Trägerarm aufgenommenen Lastgewichts des Operationsmikroskops dient.
Aus der DE 198 20 710 A1 ist ein Stativ zur Aufnahme einer Beleuchtungseinheit bekannt. Dieses Stativ umfasst eine Ständersäule, an der ein Trägerarm aufgenommen ist. Dieser Trägerarm kann bezüglich der Ständersäule in einer horizontalen Ebene gedreht werden und in einer vertikalen Ebene zur Ständersäule verschwenkt werden. Zum Ausgleich eines durch eine am Trägerarm aufgenommene Last hervorgerufenen Last-Drehmoments ist an der Ständersäule ein bewegbar angeordnetes Gewicht vorgesehen, das mit dem Trägerarm in Wirkverbindung steht.
Die US 5,494,034 offenbart ein Bodenstativ, welches eine Ständersäule umfaßt, an der eine Trägervorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Trägerarm angeordnet ist. Der erste Trägerarm ist an der Ständersäule drehbar gelagert. An einem Endbereich des ersten Trägerarmes ist der zweite Trägerarm schwenkbeweglich befestigt und bzgl. zwei zu dem ersten Trägerarm orthogonalen Achsen bewegbar. Ein dritter Trägerarm ist wiederum an einem Ende des zweiten Trägerarmes drehbar angeordnet und hält mit einem Drehgelenk ein chirurgisches Instrument. In der US 5,494,034 wird vorgeschlagen, die Gelenkverbindung von zweitem und drittem Trägerarm und das Drehgelenk, an dem das chirurgische Instrument angeordnet ist, mit Zahnriemengetrieben zu kombinieren, welche die Bewegung des dritten Trägerarmes und des chirurgischen Instruments an einen Gewichtsausgleichsmechanismus koppeln. Dieser Gewichtausgleichsmechanismus umfasst zwei Ausgleichgewichte, die an Hebelarmen aufgenommen sind und mit einer gabelförmig ausgebildeten Halteeinrichtung von dem ersten Trägerarm im Bereich einer Gelenkverbindung vom ersten und zweiten Trägerarm getragen werden.
In der EP 0 293 228 B 1 ist ein Stativ für ein Operationsmikroskop beschrieben, bei dem ein Gestängemechanismus zur Kopplung von Operationsmikroskop und Gegengewichten vorgesehen ist. Mittels dieser Gegengewichte ist es möglich, das Stativ auszubalancieren und somit das Operationsmikroskop nahezu frei von Gewichtskräften zu bewegen.
Aus der WO 97/13997 ist ein Bodenstativ mit Gewichtsausgleich zur Aufnahme eines Operationsmikroskops bekannt. Dieses Stativ hat eine Ständersäule, an der eine Trägerarmvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Trägerarm aufgenommen ist. Dabei ist der erste Trägerarm an der Ständersäule schwenkbeweglich befestigt. Der zweite Trägerarm ist wiederum am ersten Trägerarm drehbar gelagert. Das Operationsmikroskop ist in einem Endbereich des zweiten Trägerarmes aufgenommen. Zum Ausgleich der am Operationsmikroskop angreifenden Gewichtskraft sind am ersten und zweiten Trägerarm jeweils Gegengewichte vorgesehen. Diese Gegengewichte balancieren den ersten und zweiten Trägerarm nach dem Prinzip einer Balkenwaage aus.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stativ bereitzustellen, das einerseits platzsparende Abmessungen aufweist, andererseits jedoch ermöglicht, daß ein schweres, am Stativ aufgenommenes medizinisches Gerät leicht in beliebige Richtungen bewegt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Stativ mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei einem Stativ gemäß Anspruch 1 ist das Gewicht im Bereich einer Ständersäule bewegbar angeordnet. Unter einem Gewicht, das im Bereich einer Ständersäule bewegbar angeordnet ist, wird dabei ein Gewicht verstanden, welches sich nahe bei bzw. in der Ständersäule befindet und dessen Position dort verändert werden kann. Indem es auf oder unmittelbar bei einer Drehachse der Ständersäule angeordnet ist, können Trägheitskräfte minimiert werden, die bei Drehung des Stativs um die Drehachse der Ständersäule auftreten. Diese Trägheitskräfte haben ihre Ursache in dem Gewicht und wirken der betreffenden Stativbewegung um die entsprechende Drehachse mit einem Gegenmoment entgegen. Eine solche Anordnung des Gewichts gewährleistet also eine leichte Drehbarkeit des Stativs um eine Achse der Ständersäule. Außerdem kann so ein kippstabiles Stativ mit niedrigem Geräteschwerpunkt geschaffen werden.
Das Gewicht bei dem erfindungsgemäßen Stativ wirkt als Gegengewicht. Auf diese Weise kann unter Beibehaltung einer einfachen Konstruktion durch Vergrößern oder Verkleinern des Gegengewichts eine Rückstellkraft für ein unterschiedliches Gewicht des von dem Stativ aufgenommenen medizinischen Geräts eingestellt werden.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Mittel zum Koppeln als Seilzug ausgebildet. Auf diese Weise können die Mittel zum Koppeln leicht an eine gewünschte Stativgeometrie angepaßt werden.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Mittel zum Koppeln als Gestängeanordnung ausgebildet. Auf diese Weise wird ein Stativ geschaffen, das hohen mechanischen Belastungen standhält.
In Weiterbildung der Erfindung gleichen die Mittel zum Erzeugen einer Rückstellkraft eine an dem zweiten Arm angreifende Gewichtskraft aufgrund einer daran angeordneten Last aus. Auf diese Weise ist es möglich, das Stativ vollständig auszubalancieren, so daß das am Stativ aufgenommene medizinische Gerät nahezu kraftlos bewegt werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung wird bei dem Stativ über den Seilzug eine ausgleichende Rückstellkraft übertragen, die an dem zweiten Arm in einem Abstand von der Ständersäule angreift, wobei der Seilzug in eine Parallelrichtung zur Ständersäule umgelenkt ist. Auf diese Weise kann ein Gegengewicht im Bereich der Ständersäule angeordnet werden, um so ein kippstabiles Stativ bereitzustellen, dessen Schwerpunkt im Bereich der Ständersäule liegt.
Für den Seilzug kann eine Umlenkung zum Führen des Seilzugs in der Nähe einer Ständersäule vorgesehen werden. Auf diese Weise ist es möglich, in der Ständersäule ein Ausgleichsgewicht zu führen.
In Weiterbildung der Erfindung ist beim Stativ der erste Trägerarm um eine zur Ständersäule im wesentlichen parallele Drehachse drehbar. Auf diese Weise wird ein Stativ mit großem Arbeitsbereich bereitgestellt.
Die Mittel zum Koppeln können wenigstens einmal unterbrochen sein. Auf diese Weise wird eine leichte Bewegbarkeit des Stativs gewährleistet. Insbesondere bei Verwendung eines Seilzuges als Mittel zum Koppeln oder einer Gestängeanordnung wird ein Verdrillen oder Verwinden von Seilzug bzw. Gestänge vermieden. Vorzugsweise ist den Mitteln zum Koppeln ein als Drehentkopplung wirkendes Freilaufdrehgelenk zugeordnet, welches ein Rückkoppeln einer Bewegung des zweiten Arms um wenigstens eine der beiden Achsen zu dem Mittel zum Erzeugen einer Rückstellkraft vermeidet. Auf diese Weise wird ein Stativ geschaffen, bei dem ein Rückstellmoment für eine Achse zum Ausgleich einer entsprechenden Stativbelastung keinerlei Auswirkungen auf die Bewegbarkeit des Stativs um eine andere Achse hervorruft.
Ein Freilaufdrehgelenk ermöglicht insbesondere das Verdrillen eines Seilzugs als Mittel zum Koppeln zu unterbinden.
In Weiterbildung der Erfindung ist die erste Achse im wesentlichen orthogonal zur zweiten Achse. Unter einer im wesentlichen orthogonalen Orientierung von erster und zweiter Achse wird eine Orientierung dieser Achsen verstanden, bei der diese innerhalb eines Toleranzintervalls um ± 20° senkrecht aufeinander stehen. Auf diese Weise wird ein Trägerarmsystem mit zwei Bewegungsfreiheitsgraden bereitgestellt, deren Gang von einem Benutzer des Stativs leicht erfaßt werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung sind die erste und die zweite Achse in Abstand voneinander angeordnet. Auf diese Weise wird eine mechanisch einfache Bauform der Stativgelenke ermöglicht.
In Weiterbildung der Erfindung liegt das Freilaufdrehgelenk auf einer der Achsen. Auf diese Weise kann als Freilaufdrehgelenk ein Wirbelblock verwendet werden, der die nahezu vollständige Unterdrückung einer Rückkopplung bewirkt.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Seilzug wenigstens abschnittsweise über Rollen entlang einer der Achsen geführt. Auf diese Weise wird eine besonders reibungsarme Seilführung geschaffen.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Mittel zum Rückkoppeln als Gestänge ausgebildet, das eine entlang einer der Achsen verschiebbare Übertragungsstange umfaßt. Auf diese Weise ist es möglich, eine von einem Gegengewicht hervorgerufene Hebelwirkung als Rückstellkraft für ein am Stativ angeordnetes medizinisches Gerät auszunutzen.
In Weiterbildung der Erfindung umfaßt das Stativ als Mittel zum Erzeugen einer Rückstellkraft einen Hebelarm, der an einem der Trägerarme angeordnet ist und ein Gegengewicht trägt, wobei die Mittel zum Koppeln eine Schwenkbewegung des Hebelarms an eine Schwenkbewegung des zweiten Trägerarms koppeln. Auf diese Weise ist es möglich. ein mit sich ändernder Stellung des medizinischen Geräts variierendes Lastmoment durch ein an das Lastmoment angepaßte Gegenmoment auszugleichen.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Stativ als Bodenstativ ausgebildet. Auf diese Weise wird ein leicht transportables Stativ bereitgestellt.
Wird das Stativ mit dieser Bauform als Deckenstativ ausgebildet, so wird ein besonders platzsparender Stativaufbau geschaffen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1:
eine erste Ausführungsform eines Stativs;
Figur 2:
den Aufbau eines Freilaufdrehgelenks in einem Stativ aus Figur 1; und
Figur 3:
eine zweite Ausführungsform eines Stativs.
Die Figur 1 zeigt ein als Deckenstativ ausgebildetes Stativ 100, welches mittels einer Ständersäule 101 mit Drehgelenk 102 an einer Decke 103, beispielsweise in einem Operationssaal aufgehängt ist. In Alternative zur Ausführung des Stativs 100 als Deckenstativ ist es auch möglich, unter Beibehaltung des wesentlichen Konstruktionsprinzips, dieses als Bodenstativ auszubilden. In diesem Fall wird beispielsweise die Ständersäule 101 mit Drehgelenk 102 auf einen geeigneten Stativfuß montiert.
Die Ständersäule 101 ist mit einem als Tragarm wirkenden ersten Trägerarm 104 verbunden, an dem in einem Endbereich über einen Hubarmträger 105 mit Drehgelenk 106 ein zweiter Trägerarm 107 aufgenommen ist. Dieser zweite Trägerarm 107 wirkt als Hubarm.
Er hat in einem Endbereich ein Gelenk 108, an dem ein Operationsmikroskop 109 als medizinisches Gerät gelagert ist.
Der Trägerarm 104 kann aufgrund des Drehgelenks 102 an der Ständersäule 101 um eine zur Ständersäule parallele Drehachse 110 geschwenkt werden. Das Drehgelenk 106 im Hubarmträger 105 gewährleistet, dass der zweite Trägerarm 107 um eine Drehachse 111 schwenkbar ist. Die Drehachse 111 verläuft dabei im wesentlichen parallel zur Ständersäule 101 und liegt beim anhand von Figur 1 erläuterten Ausführungsbeispiel in der Zeichenebene. Unter einem im wesentlichen parallelen Verlauf von Drehachse 111 und Ständersäule 101 wird dabei auch ein Verlauf verstanden, der beispielsweise bedingt durch Fertigungstoleranzen von einem strengen parallelen Verlauf abweicht.
Am Hubarmträger 105 ist der zweite Trägerarm 107 in Abstand vom ersten Trägerarm 104 an einer Schwenkachse 112 schwenkbeweglich gelagert. Diese Schwenkachse verläuft einerseits orthogonal zur Drehachse 111 des Hubarmträgers 105 und ist in der Figur senkrecht zur Zeichenebene orientiert. Diese Aufhängung des Hubarmträgers 105 ermöglicht es, beispielsweise den Trägerarm 107 aus einer Schwenkposition A in eine mittels gestrichelten Linien angedeutete Schwenkposition A' zu bewegen.
Um eine an dem Operationsmikroskop 109 angreifende Gewichtskraft auszugleichen, die an der Schwenkachse 112 einen Moment hervorruft, welches bestrebt ist, das Operationsmikroskop 109 abzusenken, ist bei dem Stativ 100 ein Gegengewicht 113 vorgesehen. Dieses Gegengewicht 113 dient als Mittel zum Erzeugen einer Rückstellkraft. Das Gegengewicht 113 ist im Bereich der Ständersäule 101 angeordnet. Damit wird eine Trägheitswirkung des Gegengewichts 113 bei einer Bewegung der Ständersäule 101 mit den Trägerarmen 104 und 107 um die Drehachse 110 minimiert, bei der das Gegengewicht ein unerwünschtes Gegenmoment hervorruft und somit die Bewegung um die Drehachse 110 erschweren würde. Ferner liegt so der Gesamtschwerpunkt des Stativs bei aufgenommenem Operationsmikroskop im Bereich der Ständersäule 101 in der Nähe der Drehachse 110 und es werden beim Drehgelenk 102 solche Lagerkräfte minimiert, die senkrecht zu dessen Drehachse 110 orientiert sind.
Das Gegengewicht 113 ist über einen Seilzug 114 als Mittel zum Koppeln mit einer Umlenkrolle 115 verbunden, über die ein Moment auf die Schwenkachse 112 aufgebracht wird, das die Gewichtskraft des Operationsmikroskops 109 ausgleicht. Dieser Seilzug 114 koppelt somit das Gegengewicht 113 mit einer Bewegung des zweiten Trägerarms 107 um die Schwenkachse 112. Der Seilzug 114 wird von der Umlenkrolle 115 entlang der Drehachse 111 des Drehgelenks 106 in dem Hubarmträger 105 geführt. Mittels einer Umlenkrolle 116 wird es zum ersten Trägerarm 104 hin umgelenkt und auf eine Umlenkrolle 117 gelegt, an der das von dem Gegengewicht 113 hervorgerufene Gegenmoment angreift. Bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Umlenkrollen 116 und 117 auf Drehachsen 118, 119 gelagert, die jeweils zum ersten Trägerarm 104 und zur Zeichenebene senkrecht orientiert sind. Das Gegengewicht 113 greift an der Umlenkrolle 117 mit einem Hebelarm 120 an. Bei Bewegung des zweiten Trägerarmes 107 mit einem an ihm aufgenommenen Operationsmikroskop 109 aus einer ersten Schwenkposition A in die zweite mit gestrichelten Linien angedeutete Schwenkposition A' wird das an dem Hebelarm 120 aufgenommene Gegengewicht 113 aus der Stellung B in die Stellung B' bewegt, die in entsprechender Weise mit gestrichelten Linien angedeutet ist. In den jeweiligen Stellungen des Gegengewichts 113 sind die resultierenden Hebelarme unterschiedlich und an die momentane Stellung des zweiten Trägerarmes 108 angepasst. Dies gewährleistet, dass trotz eines sich ändernden Lastmoments, das an der Schwenkachse 112 angreift, wenn der zweite Trägerarm 107 aus der Position A in die Position A' bewegt wird, mittels des Gegengewichts 113 eine gerade benötigte Ausgleichskraft erzeugt wird.
Im Bereich des Hubarmträgers 105 ist im Seilzug 114 auf der Drehachse 111 ein Freilaufdrehgelenk 121 vorgesehen. Dieses Freilaufdrehgelenk 121 bewirkt, dass sich bei einer Bewegung des zweiten Trägerarmes 107 um die Drehachse 111 das Seil des Seilzuges 114 nicht verdrillt. Außerdem unterteilt das Freilaufdrehgelenk 121 den Seilzug 114 in einen dem zweiten Trägerarm 107 zugeordneten Abschnitt 122 und einen Abschnitt 123, der zum Gegengewicht 113 weist. Diese betreffenden Abschnitte 122 und 123 des Seilzugs 114 sind somit zueinander frei drehbar, so dass eine Drehbewegung des zweiten Trägerarmes 107 um die Drehachse 111 von einer Bewegung des Gegengewichts 113 völlig entkoppelt ist.
Insbesondere führt eine Drehbewegung des zweiten Trägerarmes 107 um die Drehachse 111 nicht zu einer Rückkopplung dieser Drehbewegung in den Seilzugabschnitt 123, an dem das Gegengewicht 113 angeordnet ist. Außerdem wird bei dieser Anordnung des Gegengewichts 113 die Trägheit des Gegengewichts 113 bei einer Drehung des zweiten Trägerarmes 107 um die Drehachse 111 des Drehgelenks 106 am Hubarmträger minimiert.
Eine mögliche Ausführungsform für das Freilaufdrehgelenk 120 aus Figur 1 ist in der Figur 2 gezeigt. Dieses Freilaufdrehgelenk ist als kugelgelagertes Drehgelenk 200 ausgebildet. Der zum Gegengewicht 113 aus Figur 1 weisende Abschnitt des Seilzuges 201 ist mit einer Kugelträgerplatte 202 verbunden. Der zum Hubarm 107 aus Figur 1 weisende Abschnitt des Seilzuges 205 ist wiederum an einem Kugellagergehäuse 203 festgelegt. Zwischen der Kugelträgerplatte 202 und dem Kugellagergehäuse 203 sind Kugeln 204 angeordnet. Dieser Aufbau ermöglicht, dass sich bei einer Drehung des zweiten Trägerarmes 107 aus Figur 1 um die Drehachse 111 aus Figur 1 das Kugellagergehäuse 203 zusammen mit dem zum zweiten Trägerarm weisenden Abschnitt des Seilzuges 205 frei drehen kann, ohne den zum Gegengewicht 113 weisenden Abschnitt des Seilzuges 201 nennenswert zu verdrillen.
Anstatt das Freilaufdrehgelenk wie anhand der Figur 2 erläutert als kugelgelagertes Drehgelenk auszubilden, ist es auch möglich, dieses als Wirbelblock oder in einer anderen bekannten Weise auszuführen.
Die Figur 3 zeigt als weitere Ausführungsform der Erfindung ein Stativ 300, dessen grundsätzlicher Aufbau demjenigen des Stativs 100 aus Figur 1 entspricht. Wie das Stativ 100 aus Figur 1 ist das Stativ 300 als Deckenstativ ausgebildet und mittels einer Ständersäule 301 mit Drehgelenk 302 an einer Decke 303 beispielsweise in einem Operationssaal aufgehängt. Unter Beibehaltung des grundsätzlichen Aufbaus ist es jedoch auch möglich, das Stativ 300 als Bodenstativ auszuführen, bei dem die Ständersäule 301 mit dem Drehgelenk 302 auf einen Stativfuß montiert ist.
An der Ständersäule 301 ist ein als Tragarm wirkender erster Trägerarm 304 befestigt. Diesem ersten Trägerarm 304 ist ein Hubarmträger 305 mit Drehgelenk 306 zugeordnet, an dem ein zweiter Trägerarm 307 aufgenommen ist. Dieser zweite Trägerarm 307 wirkt als Hubarm. Er ist am Hubarmträger 305 mit einem Gelenk 308 aufgenommen und hält mit einer Gelenkverbindung 310 ein Operationsmikroskop 309 als medizinisches Gerät.
Entsprechend dem Stativ 100 aus Figur 1 kann der erste Trägerarm 304 mittels Drehgelenk 302 an der Ständersäule 301 um eine zur Ständersäule parallele Drehachse 311 geschwenkt werden. Der zweite Trägerarm 307 ist mit dem Drehgelenk 306 im Hubarmträger 305 um die Drehachse 312 bewegbar, die im wesentlichen parallel zur Ständersäule 301 verläuft und beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 ebenfalls in der Zeichenebene liegt. Der zweite Trägerarm 307 ist am Hubarmträger 305 mit dem Gelenk 308 an einer Schwenkachse 313 gelagert, die orthogonal zur Drehachse 312 des Hubarmträgers 305 orientiert ist und im gezeigten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Diese Anordnung der Schwenkachse 313 ermöglicht es, beispielsweise den Trägerarm 307 beim Stativ 300 aus einer Schwenkposition A in eine mit gestrichelten Linien angedeutete Schwenkposition B zu bewegen.
Um eine durch die am Operationsmikroskop 309 angreifende Gewichtskraft auszugleichen, die an der Schwenkachse 313 ein entsprechendes Lastmoment hervorruft, ist beim Stativ 300 ein Gegengewicht 314 vorgesehen, das als Mittel zum Erzeugen einer Rückstellkraft dient. Dieses Gegengewicht 314 ist im Bereich der Ständersäule 301 angeordnet. Somit liegt auch der Massenschwerpunkt des Gesamtsystems in der Nähe der Drehachse 311 von Drehgelenk 302 der Ständersäule 301 und die Trägheitswirkung des Gegengewichts 314 wird minimiert.
Das Gegengewicht 314 ist über eine Gestängeanordnung als Mittel zum Koppeln mit dem zweiten Tragarm 307 verbunden. Diese Gestängeanordnung umfasst einen das Gegengewicht 314 tragenden Hebelarm 315, der an einer senkrecht zur Ständersäule 301 und zum ersten Tragarm 304 orientierten Drehachse 316 gelagert ist. Dieser Hebelarm 315 umfasst ein Kugelgelenk 317, welches an der bzgl. der Drehachse 316 zum Gegengewicht 314 gegenüberliegenden Seite befindet. An diesem Kugelgelenk 317 ist eine Übertragungsstange 318 angeschlossen, die entlang der Drehachse 312 des Drehgelenks 306 in dem Hubarmträger 305 geführt ist. Diese Übertragungsstange 318 ist mit einem Kugelgelenk 319 an dem zweiten Trägerarm 307 befestigt. Somit ist eine Bewegung des Operationsmikroskopes 309 aus einer Schwenkposition A in eine Schwenkposition Stellung A' mit einer entsprechenden Bewegung des Gegengewichtes 314 aus einer Stellung B in ein mit gestrichelten Linien angedeutete Stellung B' gekoppelt. Einem Moment an der Drehachse 313 des zweiten Trägerarms 307, das eine Gewichtskraft hervorruft, die am Operationsmikroskop 309 angreift, wird somit durch ein mittels des Gegengewichts 314 erzeugtes Moment entgegengewirkt.
Das Kugelgelenk 317 umfasst eine Gelenkkugel mit einer Hülse, die den Hebelarm 315 frei verschiebbar aufnimmt. In entsprechender Weise ist das Kugelgelenk 319 am zweiten Trägerarm 307 ausgebildet. Die Übertragungsstange 318 ist entlang der Drehachse 312 zwischen den Rollen 320 und 321 verschiebbar geführt und umfasst ein Freilaufdrehgelenk 322. Das Freilaufdrehgelenk 322 kann in entsprechender Weise zum Freilaufdrehgelenk 121 aus Figur 1 ausgebildet sein. Es unterteilt die Übertragungsstange 318 in einen Abschnitt 323, der dem zweiten Trägerarm 307 zugeordnet ist und einen Abschnitt 324, der zum Gegengewicht 314 weist.
Das Freilaufdrehgelenk 322 bewirkt, dass die betreffenden Abschnitte 323 und 324 der Übertragungsstange 318 frei zueinander drehbar sind. Somit ist eine Drehbewegung des zweiten Trägerarmes 307 um die Drehachse 312 des Hubarmträgers 305 mit dem Drehgelenk 306 von einer Bewegung des Gegengewichtes 314 entkoppelt. Insbesondere wird somit eine Rückkopplung dieser Drehbewegung in die Gestängeanordnung zum Gegengewicht 314 unterdrückt.

Claims (18)

  1. Stativ (100, 300), insbesondere zur Aufnahme eines medizinischen Geräts, beispielsweise eines Operationsmikroskops (109, 309),
    mit einer Ständersäule (101, 301), an der ein erster Trägerarm (104, 304) angeordnet ist, und
    mit einem zweiten Trägerarm (107, 307), der an dem ersten Trägerarm (104, 304) aufgenommen ist und relativ zu dem ersten Trägerarm (104, 304) um eine erste Achse (112, 313) und um eine von der ersten Achse verschiedenen zweiten Achse (111, 312) bewegt werden kann,
    bei dem zum Erzeugen einer Rückstellkraft für den zweiten Trägerarm (107, 307) um die erste Achse (112, 313) ein bewegbares Gewicht (113, 314) vorgesehen ist, und
    Mittel zum Koppeln (114, 315 - 319) vorgesehen sind, welche das Gewicht (113, 314) mit einer Bewegung des zweiten Trägerarmes (107, 307) um die erste Achse (111, 313) koppeln,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das bewegbare Gewicht (113, 314) im Bereich der Ständersäule (101, 301) angeordnet ist.
  2. Stativ gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kopplung von Gewicht (113) und zweitem Trägerarm (107) ein Seilzug (114) vorgesehen ist.
  3. Stativ gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umlenkung (116) zum Führen des Seilzugs (114) vorgesehen ist.
  4. Stativ gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Seilzug (114) wenigstens abschnittsweise über Rollen (115, 116) entlang einer der Achsen (111) geführt ist.
  5. Stativ gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass über den Seilzug (114) eine ausgleichende Rückstellkraft übertragen wird, die an dem zweiten Trägerarm (107) in einem Abstand von der Ständersäule (101) angreift, wobei der Seilzug (114) in eine Parallelrichtung zur Ständersäule (101) umgelenkt ist.
  6. Stativ gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kopplung von Gewicht (314) und Trägerarm (307) eine Gestängeanordnung (315 - 319) vorgesehen ist.
  7. Stativ gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestängeanordnung eine entlang einer der Achsen verschiebbare Übertragungsstange (318) umfasst.
  8. Stativ gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Trägerarm (104, 304) an einer Ständersäule (101, 301) angeordnet ist und um eine Achse (110, 311) der Ständersäule (101, 301) gedreht werden kann, wobei das Gewicht (113, 314) im Bereich der Ständersäule (101, 301) bewegbar ist.
  9. Stativ gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht (113, 314) eine an dem zweiten Arm (107, 307) angreifende Gewichtskraft aufgrund einer daran angeordneten Last (109, 309) ausgleicht.
  10. Stativ gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Trägerarm (104, 304) um eine zu der Ständersäule (101, 301) im wesentlichen parallele Drehachse (110, 311) drehbar ist.
  11. Stativ gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Koppeln (114, 315 - 319) zum Unterdrücken einer Rückkopplung einer Bewegung des zweiten Trägerarms (107, 307) um die zweite Achse (111, 312) zu dem Gewicht ein als Drehentkopplung wirkendes Freilaufdrehgelenk (121, 322) aufweisen.
  12. Stativ gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Freilaufdrehgelenk (121, 322) auf einer der Achsen (111, 312) liegt.
  13. Stativ gemäß einer der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Freilaufdrehgelenk (121, 322) als kugelgelagertes Drehgelenk (200) oder als Wirbelblock ausgeführt ist.
  14. Stativ gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (112, 313) im wesentlichen orthogonal zur zweiten Achse (111, 312) ist.
  15. Stativ gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (112, 313) und die zweite Achse (111, 312) in Abstand voneinander angeordnet sind.
  16. Stativ gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem bewegbaren Gewicht (113, 314) ein Hebelarm (120, 315) zugeordnet ist, der an einem der Trägerarme (104, 304) angeordnet ist und das Gewicht (113, 314) trägt, wobei die Mittel zum Koppeln (114, 315 - 319) eine Schwenkbewegung des Hebelarmes (120, 315) an eine Schwenkbewegung des zweiten Trägerarmes (107, 307) koppeln.
  17. Stativ gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Stativ als Bodenstativ ausgebildet ist.
  18. Stativ gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Stativ als Deckenstativ (100, 300) ausgebildet ist.
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